纳米材料在水性涂料中的应用

董春霞

摘 要：本文针对世界各国的纳米组成的结构形式运用在水性涂料中所使用的分散技术进行简要的分析，与此同时简要分析了部分纳米材料在水性涂料中的应用价值以及应用形式。

关键词：纳米材料；水性涂料；应用价值

中图分类号：TQ047 文献标识码：A

纳米材料（nanomaterials）的主要特点是：其一，表面的效应；其二，尺寸小的效应；其三，量子尺寸的效应。以上所述的三点特质适当的加入到涂料中，既可以提高涂料的抗老化以及抗紫外线的作用，又能达到抗冲击以及抗腐蚀等的作用。在此基础上，可以取得一些新的成效，一些新的特殊功能，例如可以防止静电以及阻止易燃。因此受到了人们的广泛关注与喜爱。

一、纳米材料与水性涂料的基本概念

纳米材料也被称为纳米级结构材料，是三维空间中的其中一维在相关标准的范围内的精细颗粒材料的总称。与此同时也处在微观颗粒和宏观颗粒物体的边缘交界处。由于纳米材料具有其本身的特色，所以纳米材料具备一定的化学以及物理特征，例如微观量子隧道的效应。水性涂料（Water-based paint）是被用作水的溶剂以及把水作为分散介质的一种新型的涂料，具体包括的内容有以下三种：其一，水溶性的涂料；其二，水的稀释性的涂料；其三，水的分散性涂料。用以上所介绍的三种涂料可以不污染环境并且比较安全无公害，是人们普遍所接受的一种涂料方式。

二、对于纳米材料的基本运用

在水性涂料（Water-based paint）的运用中常常使用的是纳米材料，而纳米材料的主要成分有以下几种：其一，纳米氧化铁；其二，纳米碳酸钙；其三，纳米氧化钛；其四，纳米氧化硅。纳米材料的状态结构有粉体的还有水分散体的。对于纳米材料中的粉体的开发与研制过程中，人类首先使用的是把纳米材料中的粉体作为一种水性涂料的添加剂，然后再使用机械的手法研究出新型的分散技术。曾有学者利用导静电的纳米颗粒物，把水作为一种涂料的分散介质，再使用不同的方式方法来进行分析以及研磨，从而制定出了纳米级的水分散的涂料。另外还有相关专家利用了纳米材料中的粉体作为一种水性涂料的添加剂，再使用相关的体质颜料以及去离子水开发研制出了一种可以自洁的功能水系统（综合性的纳米材料）。在我国，对于纳米材料的供应商有以下几家公司：其一，山东正元纳米材料工程有限公司；其二，东莞市东格纳米科技有限公司；其三，江苏常泰纳米材料有限公司；其四， 浙江舟山明日纳米材料有限公司。国外的对于纳米材料的供应商有以下几家公司：其一，德国葛谷萨有限责任公司，其二，美国杜莱米有限责任公司。

三、纳米材料在水性涂料中的主要应用形式

纳米材料应用于水性涂料中，其主要的形式被分为以下两种：其一，共混法；其二，原位聚合法。共混法的具体表现是将适当组合好的涂料的树脂以及纳米颗粒物进行混合从而形成的水性纳米涂料；原位聚合法是把纳米材料中的颗粒子以及水性涂料中的树脂进行单体的混合，在一定的时间以及程度内形成的原位单体聚合，从而形成的水性纳米涂料。交通大学的某位学者对纳米材料其中的纳米氧化硅的拉伸强度进行了在共混法以及原位聚合法的具体研究，纳米氧化硅的断裂概率以及拉伸强度等方面研究发现原位聚合法不如共混法。因此，在得知相关结论的基础上，复旦大学的某位研究专家对共混法进行了一定程度上的改进，对于共混法中的过程以及步骤分成两组，其中一组的纳米材料并没有混合添加相关的分散剂，实验结果表明，没有混合添加分散剂的这一组比没有混合添加了分散剂的纳米组实验效果更佳，能够有效的改善分散性（纳米材料中的），从而进一步的提高了水性涂料的相关用途以及作用。

四、水性纳米复合涂料的相关应用价值

1 抗衰老的价值

由于受到太阳光的影响，特别注意的是太阳光照中的紫外线的影响，会导致水性涂料中的颜色逐渐脱落，性能逐渐老化。针对这一困境，水性涂料中常采用的解决方法是添加一些有机紫外线的吸收剂来提高抗衰老的性能，但是由于有机紫外线的吸收剂本身也存在被紫外线损害以及对紫外线的吸收比较局限等缺点，所以并不是做有效的抗衰老的方式方法之一。对于以下无机的纳米材料的吸收剂能够避免有机紫外线的吸收剂的缺点，据相关资料显示加入0.6%～1.9%纳米氧化钛进行人工的实验表明，可以有效提高涂料的表面膜层的抗衰老力度；另外，相关研究者研究的实验结果表明，添加0.9%～2.8%的纳米氧化硅可以有效提高水性涂料的抗衰老的时间，由原来的600小时提高到现阶段的3000小时。

2 抗沾污的价值

水性涂料的沾污力度很容易受温度（玻璃化）以及助剂、颜料的体积浓度所影响。因此，对于合理的改善水的性能以及涂料的架构分支才能有效的提高水性涂料的抗沾污能力。对于添加的一些纳米的材料，例如纳米氧化硅、纳米氧化钛等都可以有效的提高水性涂料的抗水能力以及强度，在此基础上提高了水性涂料抗沾污的价值与性能。有相关研究者曾针对此问题在加入相关的纳米材料Ski3之后，可以有效的提高外墙水性涂料的沾污性能，其水性涂料的表面膜层在硬度方面以及沾污性方面比之前没有添加相关纳米材料添加剂时要上升5倍左右。

3 抗菌的价值

纳米材料中的相关抗菌的原理首先是借助于太阳光以及其他光源所催化出来的相关反应活性的物质，从而让菌体的有机物质分解产生抗菌的价值与作用。在太阳光尤其是紫外线的光照下，纳米材料中的相关纳米组织结构分子能够分解出正电以及负电因子，从而形成一对完美的电子对。以上所述的电子对可以快速吸收氧分子，从而杀死细菌。根据相关实验结果表明，添加了相关纳米材料可以有效杀死大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌，而且纳米材料的强大作用可以保持许久，并且与此同时不受太阳光以及其他光源设施的限制。

结语

综上所述，在水性材料中添加相关的纳米材料有很大的应用价值，但是需要仔细注意在混合添加材料的过程中合理匹配。

参考文献

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